7.3. Частная технология антибиотиков

Пенициллины и цефалоспорины - большая группа лекарственных препаратов, имеющих определенное сродство химического строения, механизмов действия, фармакологических, клинических эффектов. Эти препараты называют р-лактамными антибиотиками, что обусловлено наличием в их структуре общего для всей группы четырехчленного лак-тамного кольца.

Все пенициллины имеют одинаковое строение основной группы, которая представлена тиазолидиновым кольцом, соединенным с р-лак-тамным кольцом, и имеющим аминогруппу - 6-аминопеницилановая кислота (6-АПК).

Различные пенициллины (G, X, F, К и др.) отличаются строением радикала молекулы боковой цепи (табл. 4), активностью и спектром действия. Важные, с точки зрения клинического использования, пред­ставители пенициллинов можно разделить на несколько групп:

-обладающие наивысшей активностью в отношении грамполо-жительных микроорганизмов и слабой в отношении грамотри-цательных видов, а также гидролизуемые р-лактамазам (пени­циллин G);

-относительно резистентные к действию Р-лактамаз стафилокок­ков, но с более низкой активнолстью в отношении грамположи-тельных микроорганизмов и не действующие на грамотрица-тельные (нафициллин, метациллин);

-относительно высокоактивные против грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, но разрушаемых Р-лакта-мазами (карбенициллин, тикарциллин);

-препараты с относительной киелотоустойчивостью и пригодные для перорального применения (пенициллин V, ампициллин, клоксациллин).

Структурное единство ядра 6-АПК существенно для проявления биологической активности молекул. При ферментативном расщеплении р-лактамного кольца бактериальными р-лактамазами (пенициллиназа-ми) с образованием неактивной пенициллановой кислоты антибиотик лишается своих антимикробных свойств. Задачей получения новых пе-нициллинов является разработка препаратов, устойчивых к Р-лакта-мазам или со сниженной способностью к индукции синтеза Р-лактамаз. Для предотвращения возникновения резистентных форм бактерий к Р-лактамным антибиотикам получены липосомальные формы этих ан­тибиотиков (защита антибиотика происходит в результате включения Р-лактама в положительно заряженные липосомы). Комплекс антибио­тик— липосома обладает рядом преимуществ:

-снижается токсичность препарата за счет направленного транс­порта;

-повышается проникновение антибиотиков через внешнюю мем­брану грамотрицательных бактерий;

-антибиотик, включенный в липосомы, защищен от действия Р-лактамоз;

-повышается химическая стабильность антибиотика Для промышленного производства антибиотика используют куль­туру Penicillium chrysogenum и среду, содержащую кукурузный экс­тракт, гидрол, лактозу и минеральные соли.

Вместо кукурузного экстракта может быть применена арахисовая мука, жмыхи, мука из хлопковых семян и другие источники; возмож­ность широкого использования продуктов растительного происхожде­ния обусловлена тем, что у P. chrysogenum имеются сильные протеоли-тические ферменты. В качестве углеводов часто используют сахарозу или смесь лактозы с глюкозой в соотношении 1:1. Глюкоза может сни­жать биосинтез антибиотика; на средах, содержащих лактозу или саха­розу (в условиях депрессии), биосинтез антибиотика идёт активнее. Важную роль в процессе биосинтеза пенициллина играет сера, которая содержится в структуре антибиотика. В качестве источников серы ис­пользуются натрия сульфат и натрия тиосульфат. Избыток ионов меди не влияет на рост гриба, но подавляет биосинтез пенициллина. Эффект торможения биосинтеза снимается добавлением в среду ионов железа. P. chrysogenum в качестве источника фосфора может использовать не только фосфаты, но и фитаты (соли инозитфосфорных кислот): этот продуцент содержит фермент, разрушающий фитин с освобождением неорганического фосфора.

Температура в период первой фазы должны быть 30 °С, во вторую фазу 20 °С, рН в период роста гриба - ниже 7,0, потребление углеводов должно быть медленным, что достигается использованием лактозы, ли­бо дробным внесением глюкозы.

Синтез того или иного пенициллина зависит от наличия специфич­ного вещества в среде, иначе говоря, предшественника, который мик­роорганизм включает в молекулу антибиотика без предварительного расщепления. Следует отметить, что предшественники биосинтеза пе­нициллина (фенилуксусная кислота, фенилацетамид, феноксиуксусная кислота) при определённых концентрациях и рН среды оказывают ток­сическое влияние на продуцента. Фенилуксусная кислота наименее ток­сична. Добавление её в среду в концентрации выше 500 мкг/мл угнетает рост мицелия, особенно в первые 24 ч его развития. Фенилуксусная ки­слота добавляется в концентрации от 100 до 500 мкг/мл через 24 ч раз­вития P. chrysogenum, При таких условиях обеспечивается наибольший выход бензилпенициллина, который через 72 ч развития может дости­гать 500-1000 мкг/мл.

При развитии гриба без внесения предшественника образуется около 45% бензилпенициллина (пенициллин G) и около 53% пеницил­лина К (радикал - и-гептилпенициллин). При добавлении к среде фени-луксусной кислоты (С6Н5СН2СООН) меняется соотношение образую­щихся компонентов в сторону резкого увеличения бензилпенициллина, количество которого в зависимости от возраста достигает 75—99% от смеси пенициллинов. В процессе культивирования P. chrysogenum в среде, не содержащей фенилуксусной кислоты, в ней накапливаются серосодержащие соединения не Р-лактамного характера, близкие к цис-теину и метионину. Добавление в среду фенилуксусной кислоты способствует более интенсивному метаболизму серосодержащих компо­нентов в соединения Р-лактамного характера.

При развитии продуцента пенициллинов - гриба P. chrysogenum -на кукурузно-лактозной среде выделяют три фазы.

Первая фаза — рост мицелия, выход антибиотика низок. Всегда при­сутствующая в кукурузном экстракте молочная кислота потребляется продуцентом с максимальной скоростью, лактоза используется медлен­но. Потребление кислорода высокое. Усиливается азотный обмен, в ре­зультате в среде появляется аммиак и резко поднимается значение рН.

Вторая фаза - максимальное образование пенициллина, это связано с быстрым потреблением лактозы и аммонийного азота. рН среды оста­ётся почти без изменений, увеличение массы мицелия незначительное, потребление кислорода снижается.

Третья фаза - снижение концентрации антибиотика в среде в связи с начавшимся автолизом мицелия и выделением в результате этого про­цесса аммиака, что сопровождается повышением рН среды.

В настоящее время описано шесть условно выраженных возрастных фаз продуцента пенициллина. Заметное количество пенициллина начи­нает образовываться с IV возрастной фазы гриба, максимум накопления приходится на VI фазу - в период автолиза.

Определение возрастных фаз путём микроскопического контроля по­зволяет установить: 1) ход общего темпа развития гриба, его состояние, пригодное для использования посевного материала, контроль за ходом образования антибиотика; 2) дефекты развития и возможные причины этих дефектов; 3) момент окончания развития гриба в реакторе.

По мере развития гриба меняется и химический состав мицелия. Количество общего азота и белка в мицелии уменьшается, содержание моносахаров в период максимального биосинтеза пенициллина (96 ч) увеличивается почти в 6 раз по сравнению с начальным периодом, ко­личество дисахаридов уменьшается. Изменяется количество отдельных аминокислот.

Процесс биосинтеза пенициллина ведётся при самом тщательном соблюдении стерильности всех операций, так как загрязнение культур посторонней микрофлорой резко снижает накопление антибиотика. Это связано с тем, что многие бактерии воздуха способны образовывать пе-нициллиназу. Особенно активно продуцируют этот фермент В. subtilis и В. cereus. Одним из активных продуцентов пенициллиназы является туберкулёзная палочка (Mycob. tuberculosis). Предположительно именно с этим свойством связана резистентность этого микроорганизма к

пенициллину.

Механизм биосинтеза молекулы пенициллина представлен на схеме.

Современная промышленная микробиология получает культураль-ные жидкости, содержащие свыше 55 тыс. ед/мл. Выделение пеницил­лина начинается с фильтрации или центрифугирования (отделения ми­целия гриба).

Из культуральной жидкости антибиотик, где он находится в виде кислоты, выделяют путём экстракции неполярными органическими растворителями (амилацетатом, хлороформом, бутилацетатом, бутано-лом и др.). Очистку антибиотика проводят путём замены растворителей, поскольку соли пенициллина плохо растворимы в органических раство­рителях. Экстрагированный пенициллин в виде кислоты переводят в водный раствор в виде соли, добавляя щёлочь. Повторяя эти операции, пенициллин концентрируют и очищают. Большинство пенициллинов производят в виде натриевых или калиевых солей. Новокаиновые и бен-затиновые соли являются основой пролонгированных препаратов пени­циллина для внутримышечного введения.

В сухой кристаллической форме пенициллиновые соли достаточно стабильны в течение длительного времени при температуре 4 °С. Растворы быстро теряют активность (в течение 24 часов при температуре 20 °С), их готовят непосредственно перед введением.

В настоящее время большое практическое значение имеет полусин­тетический (биологический + химический) способ получения аналогов природного пенициллина. Исходным продуктом служит 6-аминопени-циллановая кислота (6-АПК).

6-АПК получают в результате биосинтеза при развитии P. chryso-genum при отсутствии предшественника в среде или путём фермента­тивного дезацилирования бензилпенициллина или феноксиметилпени-циллина при участии фермента пенициллинацилазы (пенициллинамида-зы). Второй способ наиболее перспективен. Используется иммобилизо­ванная пенициллинацилаза, которая гидролизует бензилпенициллин с образованием 6-АПК и фенилуксусной кислоты. Пенициллинацилаза образуется различными группами микроорганизмов, в том числе она образуется всеми продуцирующими пенициллин грибами. В настоящее время предложен способ получения иммобилизованных клеток Е. coli с высокой пенициллинацилазной активностью, пригодных для много­кратного применения.

Сама по себе 6-АПК не активна. Её подвергают химическому аци-лированию и получают аналоги пенициллина с улучшенными или но­выми свойствами; некоторые из них: оксациллин, ампициллин, мети-циллин, амоксициллин и другие. Всего в настоящее время используется порядка четырёх десятков таких препаратов.

В настоящее время бензилпенициллин необходим не только как ме­дицинский препарат, но и как вещество, являющееся исходным продук­том для получения 6-АПК и в дальнейшем полусинтетических пени-циллинов. Из общего количества природных пенициллинов примерно 35% используется как медицинские препараты, а 65% - для получения 6-АПК.

В начале 60-х гг. были предприняты попытки химического синтеза пенициллинов, в частности был синтезирован феноксиметилпеницил-лин, но практического значения эти попытки не имели.

Большинство пенициллинов производят в виде натриевых и калие­вых солей. Новокаиновые и бензокаиновые соли являются пролонгиро­ванными формами для внутримышечного введения. В сухой кристалли­ческой форме пенициллиновые соли достаточно стабильны при темпе­ратуре 4 °С. Растворы быстро теряют активность (в течение 24 ч при температуре 20 °С), их готовят непосредственно перед введением. Пероральные пенициллины применяют за 1 ч до или через 2 ч после прие­ма пищи, чтобы снизить связывание компонентами пищи и кислотную инактивацию препаратов.

Цефалоспорин — антибиотик из грибов рода Cepholosporium. Ос­новным продуцентом является С. acremonium.

Впервые сообщение было сделано Джузеппе Бротцу в 1948 г. В культуральной жидкости было обнаружено несколько цефалоспоринов, основной из которых — цефалоспорин С. На основе этого антибиотика в дальнейшем были созданы многочисленные полусинтетические цефа-лоспорины с ценными свойствами.

По химическому строению цефалоспорин принадлежит к Р-лактам-ным соединениям, но Р-лактамное кольцо конденсировано не с пяти, а с шестичленным гетероциклом. Цефалоспорины в отличие от пеницил-линов устойчивы к р-лактамазе, подавляют развитие и грамположи-тельных и грамотрицательных бактерий, но активность этого антибио­тика ниже пенициллина.

Цефалоспорин не инактивируется пенициллиназой. Но имеется ана­логичный фермент, гидролизующий Р-лактамное кольцо цефалоспорина

— цефалоспориназа.

В процессе развития С. acremonium наряду с цефалоспорином С синтезируется и пенициллин N. Его образование идёт тем же путём, что и образование изопенициллина N в процессе биосинтеза бензилпени-циллина. Через ряд стадий из изопенициллина N образуется цефалоспо­рин С.

Все пенициллины и цефалоспорины являются селективными инги­биторами синтеза клеточной стенки. Первый этап действия препаратов заключается в их связывании с клеточными рецепторами; такими ре­цепторами являются пенщиллинсвязывающие протеины (ПСП), коли­чество которых составляет от 3 до 6 тыс. у различных бактерий. От­дельные ПСП могут иметь неодинаковый аффинитет к препарату, и ка­ждый из них может опосредовать различное действие. Так, присоедине­ние пенициллина к одному ПСП может вызывать аномальное увеличе­ние клетки, присоединение к другому - приводить к дефекту на по­верхности клеточной стенки без последующего лизиса клетки. ПСП контролируется хромосомами, мутации могут изменить их количества и аффинитет к отдельным Р-лактамным препаратам. После связывания /?-лактамнного препарата с рецепторами ПСП ингибируется реакция транспепдидирования и останавливается синтез пептидогликана. Следующий этап - устранение или инактивация ингибитора аутолити-

ческих энзимов (гидролаз) в клеточной стенке, что сопровождается ак­тивизацией литического фермента у некоторых микроорганизмов и мо­жет привесити к лизису клетки.

В последние годы методом смешанного (биологического и химиче­ского) синтеза удалось получить около 50 тыс. аналогов цефалоспори-на. Примерно 50 антибиотиков имеет практическое клиническое значе­ние. Цефалоспорины традиционно делят на четыре поколения по спек­тру действия и антимикробной активности (табл. 5).

Стрептомицин принадлежит к группе аминогликозидных анти­биотиков.

Актиномицет, синтезирующий стрептомицин Streptomyces griseus впервые был выделен в лаборатории микробиологии Ратжерского уни­верситета в 1943 г. С появлением стрептомицина медицина получила мощное оружие для борьбы с таким тяжёлым и достаточно широко рас­пространённым заболеванием, как туберкулёз. Поэтому детально разра­батывались вопросы применения стрептомицина в терапии различных инфекционных заболеваний и его промышленного производства.

Стрептомицин продуцируют ряд видов актиномицетов рода Streptomyces. Однако основным продуцентом стрептомицина признан S. griseus, способный синтезировать до 10—20 тыс мкг/мл антибиотика. Культуры актиномицетов весьма вариабельны и каждому штамму должна соответствовать определённая среда и свой режим для развития микроорганизма. На их изменчивость влияют условия культивирования и особенно состав сред (на более богатых по составу средах наблюдает­ся и более быстрая изменчивость). Изменчивость продуцентов стрепто­мицина - результат генетической нестабильности этих микроорганиз­мов, обусловленный существенными перестройками ДНК, которые за­трагивают многие гены, в том числе и гены биосинтеза антибиотиков и гены устойчивости к ним.

Для стабилизации признаков, связанных с антибиотикообразовани-ем, при хранении и поддержании штамма иногда в среды добавляют антимутагены - вещества, способные стабилизировать процессы, при­водящие к хромосомным перестройкам и регуляции экспрессии генов. Среди антимутагенов — пуриновые нуклеотиды, ионы марганца, L-метионин, гистидин, полиамины, кофеин и другие соединения. В кон­троле биосинтеза стрептомицина S. griseus принимает участие плазмид-ная ДНК, в процессе биосинтеза - 20-30 генов.

При промышленном производстве стрептомицина используются штаммы, хорошо развивающиеся на соевых средах, их основными ком­понентами является соевая мука, гидрол, аммонийные соли. Сущест­венную роль в биосинтезе стрептомицина играют жиры соевой муки и её минеральный состав. Белок сои и его кислотный гидролизат мало­пригодны для биосинтеза антибиотика.

Аэрация среды имеет существенное значение, так как S. griseus -высокоаэробный организм и поглощает значительное количество ки­слорода, которое зависит от состава среды и стадии развития продуцен­та. В ранний период развития актиномицета потребление кислорода воздуха более интенсивное, а затем оно падает до нуля. Увеличение степени аэрации повышает выход стрептомицина. В анаэробных усло­виях продуцент стрептомицина развивается слабо. Мицелий,- выращен­ный в аэробных условиях и перенесённый затем в анаэробные, стрепто­мицина не образует. Для максимального накопления антибиотика куль­тура должна находиться в условиях непрерывной аэрации.

Оптимальная температура для развития антибиотика 27-29 °С. По­вышение её до 30 °С и выше резко снижает и даже прекращает его образование. Оптимальную температуру меняют в зависимости от штамма продуцента и состава среды.

Лучшим начальным рН для развития актиномицета является 7,0. Стрептомицин образуется при значении рН от 7,5 до 8,5. В кислых сре­дах активность стрептомицина снижается, в щелочных - максимальная. Так, активность стрептомицина при рН 5,8 в 20-80 раз меньше, чем при рН 8,0. Для проявления максимальной антимикробной активности стрептомицина оптимальное значение рН 7,5-8,0.

Наличие некоторых веществ в среде влияет на антибиотическую ак­тивность стрептомицина. Если к этой среде прибавить 0,5-3% натрия хлорида, калия хлорида или натрия сульфата, Е. coli развивается в при­сутствии 10 мкг/мл стрептомицина. Имеется два объяснения этому фак­ту: в присутствии натрия хлорида уменьшается скорость и степень диффузии стрептомицина, или натрия хлорид снижает адсорбцию анти­биотика бактериальной клеткой. При концентрации пировиноградной, фумаровой кислот до 1% продуцент развивается в присутствии 10 мкг/мл стрептомицина, если концентрацию солей повысить до 3%, рост бактерий наблюдается при концентрации антибиотика 150 мкг/мл. Защитные свойства этих кислот по-разному проявляются по отношению к различным микроорганизмам. В отношении Е. coli защитные свойства проявляются в большей степени, в отношении Staph. aureus защитных свойств не наблюдается. Сильно снижается активность стрептомицина в присутствии цистеина и гидроксиламина (цистеин полностью инакти-вирует антибиотик в течение нескольких часов).

При развитии продуцента различают две основные стадии. На пер­вой стадии идёт быстрый рост и развитие микроорганизма с энергич­ным использованием основных компонентов субстрата, максимальное потребление кислорода. В цитоплазме высокое содержание РНК, ДНК вначале отсутствует и обнаруживается только через 12 ч развития. В среде происходит некоторое увеличение аммонийного азота, связанное с разложением белков соевой муки. рН вначале несколько снижается, затем повышается с 6,8 до 7,9. Образование стрептомицина незначи­тельное.

Через 28 ч масса мицелия прекращает увеличиваться, начинается вторая стадия — процесс образования стрептомицина. На третьи сутки рН с 7,9 падает до 6,7, а на четвёртые и пятые - вновь возрастает до 7,7. Вторая стадия характеризуется медленным потреблением оставшихся в среде питательных веществ, замедлением роста актиномицета, сниже­нием потребления кислорода, автолизом мицелия, максимальным образованием стрептомицина. Максимальное накопление стрептомицина наблюдается, когда автолитические процессы начинают преобладать над процессами роста. Количество аммонийного азота продолжает воз­растать, что, по всей вероятности, связано с разложением белков соевой муки и автолизом мицелия. В культуральной жидкости находятся мине­ральные вещества, белки, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, поли­сахариды, жиры, стрептомицин и другие вещества.

S. griseus при определённых условиях развития культуры образует ещё один антибиотик - маннозидострептомицин (стрептомицин В), в чистом виде выделенный в 1947 г. из культуры актиномицета методом противоточной хроматографии. Маннозидострептомицин отличается от стрептомицина наличием в молекуле маннозы. Он менее активен, чем стрептомицин. Культуры S. griseus содержат фермент, превращающий маннозидострептомицин в стрептомицин. При соответствующем кон­троле развития культуры актиномицета можно добиться минимального образования маннозидострептомицина.

Основная часть стрептомицина выделяется в культуральную среду, но часть его остаётся в мицелии и на его поверхности. С целью извле­чения стрептомицина из микроорганизма культуральную жидкость вме­сте с биомассой обрабатывают минеральной кислотой. При этом весь антибиотик переходит в раствор. Мицелий отделяют прессованием или центрифугированием. Свободную от мицелия культуральную жидкость обрабатывают щавелевой кислотой. Этим достигается удаление белков и органических оснований, ионов металлов (кальция, магния, железа), далее ведётся выделение стрептомицина в чистом виде.

Стрептомицин - сильно полярное соединение и его основание и со­ли неорганических кислот хорошо растворимы в воде. Соли же органи­ческих кислот стрептомицина нерастворимы почти во всех органиче­ских растворителях.

Для выделения стрептомицина из культуральной жидкости в чистом виде используются методы адсорбции на активированном угле и метод ионообменной хроматографии.

В основу первого метода положена адсорбция стрептомицина на ак­тивированном угле при нейтральном или слабощелочном рН среды. При рН 2-4 стрептомицин остаётся в растворе, в то время как примеси адсорбируются на сорбент. После удаления примесей на активирован­ный уголь адсорбируют из подщелоченной среды антибиотик, его де­сорбцию осуществляют этанолом, подкисленным кислотой хлороводородной. Далее в раствор добавляется диэтиловый эфир — стрептомицин выпадает в осадок.

Стабильность стрептомицина имеет значение для производства и хранения антибиотика. Она зависит от чистоты препарата, влажности, температуры, рН растворителя. Химически чистый стрептомицин ус­тойчив в сухом состоянии и в виде растворов. Соли стрептомицина при хранении при комнатной температуре инактивируются лишь в незначи­тельной степени на протяжении нескольких лет. Максимальная ста­бильность растворов стрептомицина сульфата и гидрохлорида находит­ся при рН от 3,0 до 7,0 при температуре от 7 до 25 °С.

По отношению к стрептомицину микроорганизмы условно делятся на 3 группы:

1.Чувствительные, рост которых подавляется при концентрации стрептомицина 10 мкг/мл, это роды Bacillus, Bordetella, Brucella, Klebsiella, Mycobacterium, Staphylococcus и некоторые другие.

2.Умеренно чувствительные, для подавления которых in vitro не­обходима концентрация антибиотика от 10 до 100 мкг/мл, сюда относят многие бактерии из родов Enterobacter, Corinebacterium, Diplococcus, Proteus, Streptococcus, Vibrio.

3.Устойчивые, для подавления которых необходима концентра­ция стрептомицина, превышающая 100 мкг/мл. К этой группе относят роды Bacteroides, Clostridium, некоторые виды Proteus, многие виды грибов, дрожжей, риккетсии, вирусы.

К стрептомицину легко возникает вторичная резистентность. По­вышение устойчивости к нему в 1000 раз возникает у золотистого ста­филококка всего лишь через три пассажа на бульоне с возрастающими концентрациями антибиотика, а у Salmonella typhi повышение устойчи­вости после 14 пассажей наблюдается в 22 600 раз.

При лечении стрептомицином необходимо учитывать его побочные эффекты, могут появиться глухота, вестибулярные и другие нарушения функций. Их развитие определяется длительностью периода лечения, дозой антибиотика, методами введения, степенью очистки. Токсичность менее очищенных препаратов стрептомицина первого периода получе­ния и применения стрептомицина была более высокой, что связано с наличием в препаратах гистаминоподобных веществ, которые сами дос­таточно токсичны.

Грамицидин С. Продуцент Bacillus brevis способен синтезировать полипептидные антибиотики, к числу которых относят грамицидины А, В, C_D, D, С. Последний иногда обозначают как грамицидин S (советский грамицидин). Все они отличаются как по аминокислотному соста­ву, так и по пространственной структуре молекулы.

Для производства грамицидина С (S) предложены среды на основе мясного и дрожжевого гидролизатов, содержащие сбалансированный набор минеральных и органических солей.

В процессе культивирования необходимо подобрать сбалансирован­ное сочетание интенсивности аэрации среды (от 0,38 до 4,38 г O2(л/ч)) и концентрации входящих в неё веществ. Температура культивирования -40 °С. Развитие продуцента и синтез антибиотика может идти и при температуре 28 °С, но в этом случае максимальный биосинтез антибио­тика наблюдается в первые 24 ч, в то время, как при температуре 40 °С - между 24 и 48 ч.

При выделение грамицидина С культуральную жидкость подкисля­ют кислотой хлороводородной до рН 4,5-5,0. В осадок выпадает ди-хлоргидрат грамицидина С вместе с бактериальными клетками проду­цента. Из осадка антибиотик экстрагируют этанолом. Концентрат, со­держащий 4 % грамицидина, используется в медицинской практике.

Неомицины. В 1949 г. 3. Ваксман и X. Лешевалье из культуры Streptomyces fradiae выделили неомицин. В дальнейшем было установ­лено, что это комплекс, состоящий из семи антибиотиков аминоглико-

зидного строения.

На синтетической среде актиномицет развивается лучше, чем на среде с соевой мукой, но биосинтез неомицина на синтетической среде почти в 8 раз ниже, чем на натуральной среде неопределённого состава. Некоторые вещества способствуют повышению выхода неомицина на 50%. К ним относятся ауксин, а-нафтилуксусная кислота. Наиболее эф­фективная доза ауксинов - семь частей на миллион, внесённая в среду перед стерилизацией. Стимулирующий эффект ауксинов проявляется при продолжительности процесса 138-162 ч, в ранние сроки развития культуры эффект отсутствует.

В процессе образования антибиотика существенную роль играет цинк. Степень аэрации культуры должна быть несколько ниже, чем при выработке стрептомицина.

Неомицины - основания, хорошо растворимые в воде и нераство­римые в органических растворителях, наибольшая их антибиотическая активность проявляется в щелочной среде.

Неомициновый комплекс не теряет антимикробных свойств при длительном хранении (до 2-х лет) как в виде растворов, так и в твёрдом состоянии.

Антимикробный спектр сходен со спектром стрептомицина. Но не-омицин подавляет развитие устойчивых к стрептомицину штаммов Му-cobacterium tuberculosis. Он малоактивен в отношении большинства ви­дов Clostridium, Streptococcus, грибов, а также против вирусов и про-тозоа.

Чувствительные к неомицину микроорганизмы приобретают устой­чивость к нему в меньшей степени, чем к стрептомицину.

При использовании неомицина следует учитывать его токсичность. Для человека неомицин более токсичен, чем стрептомицин. Степень токсичности колеблется в зависимости от состава неомицинового ком­плекса и чистоты препарата.

Тест-контроль к главе 7 Выберите правильные ответы:

1.Антибиотики являются".

А - первичными метаболитами;

Б — вторичными метаболитами.

2.Биологическая роль антибиотиков:

А — они необходимы для деления клеток;

Б — это одна из форм микробного антагонизма;

В - являются кофакторами ферментов, принимающих участие в

синтезе клеточной мембраны;

Г - являются кофакторами ферментов, принимающих участие в

формировании клеточной стенки.

3. Цель стадии предварительной обработки культуральной жидко­сти в производстве антибиотиков:

А - освободить культуральную жидкость от кислорода;

Б ~ освободить культуральную жидкость от продуцента;

В - освободить культуральную жидкость от окислителей;

Г - освободить культуральную жидкость от азотистых соедине­ний.

4.Процессы, НЕ характерные для тропофазы стадии биосинтеза

антибиотиков:

А — интенсивное накопление биомассы продуцента;

Б - интенсивное поглощение кислорода;

В - снижение уровня рН;

Г - интенсивное образование антибиотика.

5.Автолиз мицелия продуцента в процессе биосинтеза антибио­тиков характерен для стадии:

А-тропофазы;

Б - идиофазы.

6. Натуральные среды как правило не используются:

А - для поддержания культуры микроорганизма;

Б - для накопления биомассы;

В - для диагностических целей;

Г - для изучения обмена веществ.

7. Источник углерода подбирается с таким расчётом, чтобы:

А - продуцент активно развивался и в идиофазу, и в тропофазу;

Б - накопление антибиотика максимально шло и в идиофазу, и в

тропофазу;

В - продуцент активно развивался в идиофазу и максимально

синтезировал антибиотик в тропофазу;

Г - эффективно шло использование источника азота.

8.При биосинтезе какого антибиотика необходим источник хлора:

А - ампициллина;

Б - стрептомицина;

В - левомицетина;

Г — грамицидина С.

9. При использовании в качестве источника азота калия нитрата субстрат будет:

А - подщелачиваться;

Б - подкисляться;

В - среда остаётся нейтральной.

10. При использовании в качестве источника азота аммония суль­фата в присутствии ионов кальция субстрат будет:

А — подщелачиваться;

Б - подкисляться;

В - среда остаётся нейтральной.

11. Антибиотик, нарушающий синтез клеточной стенки микроорга­низмов:

А - эритромицин;

Б - хлортетрациклин;

В - хлорамфеникол;

Г - феноксиметилпенициллин.

12. Антибиотик, к которому медленно развивается у микроорга­низмов вторичная резистентность:

А - эритромицин;

Б - стрептомицин;

В - хлорамфеникол;

Г — канамицин.

13.Не вводят в культуральную среду на стадии биосинтеза анти­биотика:

А — стерильный воздух;

Б — пеногасители;

В - пенообразователи.

14. Перекись водорода может вводиться в культуральную среду на стадии биосинтеза антибиотика с целью:

А - подкисления среды;

Б - подщелачивания среды;

В - разжижения среды;

Г — ликвидации кислородного голодания продуцента.

15. В производстве антибиотиков при культивировании микроорга­низмов используется:

А — поверхностное культивирование;

Б - глубинное культивирование.

16.В производстве антибиотиков при культивировании микроорга­низмов используются питательные среды:

А - твёрдые;

Б - жидкие;

В — мягкие;

Г - газообразные.

17.Какая цель НЕ преследуется при перемешивании среды в реак­торе:

А - удаление с поверхности клеток продуктов обмена и лизиса

клеток;

Б - распыление воздуха, выходящего из барботёра;

В - равномерное распределение питательных веществ;

Г - отделение культуральной среды от продуцента.

18.Микроорганизмы, которые НЕ используются в процессе био­синтеза антибиотиков:

А - вирусы;

Б - бактерии;

В - актиномицеты;

Г - грибы.

19. Широкое применение для промышленного выделения и очистки антибиотиков находит:

А - хроматография в тонких слоях;

Б - ионообменная хроматография;

В - высокоэффективная жидкостная хроматография;

Г - бумажная хроматография.

20. Требование, неприемлемое для кормовых антибиотиков:

А — не должны всасываться из желудочно-кишечного тракта;

Б - не должны загрязнять продукты животного происхождения;

В - должны использоваться в медицине;

Г-не должны обладать способностью образовывать у микроор­ганизмов множественную резистентность.

21. Грамицидан С из культуральной жидкости осаждают:

А - кислотой хлороводородной;

Б - сернокислым аммонием;

Г - этанолом.

22. Для выделения полимиксинов из культуральной среды исполь­зуется:

А - гель-фильтрация;

Б - катеониты;

В - аниониты;

Г — силикагель.

23.При промышленном производстве стрептомицина используют­ся штаммы, хорошо развивающиеся на средах:

А - кукурузных;

Б - гороховых;

В - хлопковых;

Г - соевых.

24. Токсичность плохо очищенных препаратов стрептомицина свя­зана:

А - с наличием в препаратах гистаминоподобных веществ;

Б — с образованием токсичных веществ из стрептомицина;

В — с повышенной скоростью проникновения стрептомицина в

ткани организма;

Г — с пониженной скоростью проникновения стрептомицина в ткани организма и, таким образом, повышенным его содер­жанием в крови.